电网电压小值不平衡下阻抗源直驱永磁风力发电系统的发电机定子电流谐波抑制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电网电压小值不平衡下阻抗源直驱永磁风力发电系统的发电机定子电流谐波抑制方法，具体步骤包括：采集风电系统和并网点实时数据；通过发电机转速外环和阻抗源电感电流内环得到定直通占空比D0；计算永磁同步风力发电机相电流的平均值；通过对直通占空比的折中与优化得到周期性直通占空比d0Z；通过阻抗源网络电容电压外环和并网电流内环得到参考电压αβ分量；将d0Z和参考电压分量输入带直通占空比的SVPWM得到阻抗源逆变器的驱动脉冲信号。本发明专利技术在电网电压处于小值不平衡时能有效降低永磁同步风力发电机的定子电流谐波，提高系统的稳定性和效率。

【技术实现步骤摘要】
电网电压小值不平衡下阻抗源直驱永磁风力发电系统的发电机定子电流谐波抑制方法
本专利技术属于风力发电并网控制领域，具体涉及一种电网电压小值不平衡下阻抗源直驱永磁风力发电系统的发电机定子电流谐波抑制方法。
技术介绍
阻抗源(准Z源、半准Z源等)直驱永磁风力发电系统具有单级控制、允许逆变桥臂直通、无需插入死区时间等优势，为进一步提高并网可靠性和降低系统成本提供了一种新思路。由于电网电压小值不平衡属于一种常态，无需对并网电流进行正负序分解并使用Crowbar电路，而阻抗源直驱永磁风力发电系统整流侧常采用三相不可控整流器，传统方法无法对小值不平衡下引起的发电机定子电流谐波进行控制，由此产生的永磁同步风力发电机定子电流谐波不仅会增大电机的损耗和转矩脉动，还有可能出现电机饱和以及失控等现象。因此，有必要设计一种针对电网电压小值不平衡下的阻抗源直驱永磁风力发电系统的发电机定子电流谐波抑制方法。
技术实现思路
针对
技术介绍
所述的缺陷或不足，本专利技术提供了一种电网电压小值不平衡下阻抗源直驱永磁风力发电系统的发电机定子电流谐波抑制方法，降低了永磁同步风力发电机的定子电流谐波，提高了系统的稳定性和效率。一种电网电压小值不平衡下阻抗源(准Z源、半准Z源等)直驱永磁风力发电系统的发电机定子电流谐波抑制方法，步骤包括：(1.1)采集风电系统和并网点实时数据；(1.2)通过发电机转速外环和阻抗源电感电流内环得到定直通占空比D0；(1.3)计算永磁同步风力发电机相电流平均值；(1.4)通过对直通占空比的折中与优化得到周期性直通占空比d0Z；(1.5)通过阻抗源网络电容电压外环和并网电流内环得到参考电压αβ分量；(1.6)将d0Z和参考电压分量输入带直通占空比的SVPWM得到阻抗源逆变器的驱动脉冲信号。所述步骤(1.2)中定直通占空比D0的具体获得步骤如下：(2.1)将永磁同步风力发电机转速的给定值ωg*和检测值ωg比较后输入PI控制器，得到阻抗源网络电感电流给定值iL1*;(2.2)将iL1*和阻抗源网络电感电流检测值iL1比较后输入PI控制器，得到定直通占空比D0。所述步骤(1.3)中永磁同步风力发电机相电流平均值由式(1)计算获得；上式中，k1、k2由永磁同步风力发电机相电压、阻抗源网络电感量和阻抗源网络电容电压计算获得。所述步骤(1.4)中直通占空比的折中与优化具体包括如下步骤：(3.1)根据式(2)计算永磁同步风力发电机a相等效周期性直通占空比d0a；(3.2)将式(2)带入式(1)可得永磁同步风力发电机a相电流平均值isaav表达式，根据式(3)可得欲使a相电流呈正弦波，d0a需呈正弦波变化；(3.3)根据式(4)计算永磁同步风力发电机b相等效周期性直通占空比d0b；上式中，k3由永磁同步风力发电机相电压、阻抗源网络电感量和阻抗源网络电容电压计算获得；(3.4)根据式(5)计算永磁同步风力发电机c相等效周期性直通占空比d0c；上式中，k4由永磁同步风力发电机相电压、阻抗源网络电感量和阻抗源网络电容电压计算获得；(3.5)根据式(6)计算令加权后的直通占空比d0Z；上式中，y1、y2、y3分别为d0a、d0b、d0c的加权系数。所述步骤(1.5)中参考电压αβ分量的具体获得步骤如下：(4.1)将阻抗源网络电容电压给定值VC1*和VC1比较后输入PI控制器，得到并网电流d轴分量给定值id*；(4.2)将id*和并网电流d轴分量检测值id比较后输入PI控制器，得到参考电压d轴分量Vd；(4.3)令并网电流q轴分量给定值iq*=0；(4.4)将iq*和并网电流q轴分量检测值iq比较后输入PI控制器，得到参考电压q轴分量Vq；(4.5)将Vd、Vq经dq/αβ变换后得到参考电压αβ分量。本专利技术与现有技术相比的益处在于：（1）该方法并未增加有源器件，保持了阻抗源直驱永磁风力发电系统低成本的优势；（2）该方法引入周期型直通占空比d0Z，抑制了永磁同步风力发电机定子电流谐波，提高了系统的稳定性和效率。附图说明图1为本专利技术实施方法的基本流程示意图。图2为电网电压小值不平衡下半准Z源直驱永磁风力发电系统的发电机定子电流谐波抑制控制框图。具体实施方式为了更为具体地描述本专利技术，下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。如图1所示，一种电网电压小值不平衡下阻抗源(准Z源、半准Z源等)直驱永磁风力发电系统的发电机定子电流谐波抑制方法，步骤包括：(1.1)采集风电系统和并网点实时数据；(1.2)如图2所示，通过发电机转速外环和阻抗源电感电流内环得到定直通占空比D0；(1.3)计算永磁同步风力发电机相电流平均值；(1.4)如图2所示，通过对直通占空比的折中与优化得到周期性直通占空比d0Z；(1.5)如图2所示，通过阻抗源网络电容电压外环和并网电流内环得到参考电压αβ分量；(1.6)如图2所示，将d0Z和参考电压分量输入带直通占空比的SVPWM得到阻抗源逆变器的驱动脉冲信号。步骤(1.2)中定直通占空比D0的具体获得步骤如下：(2.1)将永磁同步风力发电机转速的给定值ωg*和检测值ωg比较后输入PI控制器，得到阻抗源网络电感电流给定值iL1*;(2.2)将iL1*和阻抗源网络电感电流检测值iL1比较后输入PI控制器，得到定直通占空比D0。步骤(1.3)中永磁同步风力发电机相电流平均值由式(1)计算获得；上式中，k1、k2由永磁同步风力发电机相电压、阻抗源网络电感量和阻抗源网络电容电压计算获得。步骤(1.4)中直通占空比的折中与优化具体包括如下步骤：(3.1)根据式(2)计算永磁同步风力发电机a相等效周期性直通占空比d0a；(3.2)将式(2)带入式(1)可得永磁同步风力发电机a相电流平均值isaav表达式，根据式(3)可得欲使a相电流呈正弦波，d0a需呈正弦波变化；(3.3)根据式(4)计算永磁同步风力发电机b相等效周期性直通占空比d0b；上式中，k3由永磁同步风力发电机相电压、阻抗源网络电感量和阻抗源网络电容电压计算获得；(3.4)根据式(5)计算永磁同步风力发电机c相等效周期性直通占空比d0c；上式中，k4由永磁同步风力发电机相电压、阻抗源网络电感量和阻抗源网络电容电压计算获得；(3.5)根据式(6)计算令加权后的直通占空比d0Z；上式中，y1、y2、y3分别为d0a、d0b、d0c的加权系数。步骤(1.5)中参考电压αβ分量的具体获得步骤如下：(4.1)将阻抗源网络电容电压给定值VC1*和VC1比较后输入PI控制器，得到并网电流d轴分量给定值id*；(4.2)将id*和并网电流d轴分量检测值id比较后输入PI控制器，得到参考电压d轴分量Vd；(4.3)令并网电流q轴分量给定值iq*=0；(4.4)将iq*和并网电流q轴分量检测值iq比较后输入PI控制器，得到参考电压q轴分量Vq；(4.5)将Vd、Vq经dq/αβ变换后得到参考电压αβ分量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电网电压小值不平衡下阻抗源(准Z源、半准Z源等)直驱永磁风力发电系统的发电机定子电流谐波抑制方法，其特征在于，步骤包括：(1) 采集风电系统和并网点实时数据；(2) 通过发电机转速外环和阻抗源电感电流内环得到定直通占空比D0；(3) 计算永磁同步风力发电机相电流平均值；(4) 通过对直通占空比的折中与优化得到周期性直通占空比d0Z；(5) 通过阻抗源网络电容电压外环和并网电流内环得到参考电压αβ分量；(6) 将d0Z和参考电压分量输入带直通占空比的SVPWM得到阻抗源逆变器的驱动脉冲信号。

【技术特征摘要】
1.一种电网电压小值不平衡下阻抗源(准Z源、半准Z源等)直驱永磁风力发电系统的发电机定子电流谐波抑制方法，其特征在于，步骤包括：(1)采集风电系统和并网点实时数据；(2)通过发电机转速外环和阻抗源电感电流内环得到定直通占空比D0；(3)计算永磁同步风力发电机相电流平均值；(4)通过对直通占空比的折中与优化得到周期性直通占空比d0Z；(5)通过阻抗源网络电容电压外环和并网电流内环得到参考电压αβ分量；(6)将d0Z和参考电压分量输入带直通占空比的SVPWM得到阻抗源逆变器的驱动脉冲信号。2.根据权利要求1所述的电网电压小值不平衡下阻抗源直驱永磁风力发电系统的发电机定子电流谐波抑制方法，其特征在于，所述步骤(2)中定直通占空比D0的具体获得步骤如下：(1)将永磁同步风力发电机转速的给定值ωg*和检测值ωg比较后输入PI控制器，得到阻抗源网络电感电流给定值iL1*;(2)将iL1*和阻抗源网络电感电流检测值iL1比较后输入PI控制器，得到定直通占空比D0。3.根据权利要求1所述的电网电压小值不平衡下阻抗源直驱永磁风力发电系统的发电机定子电流谐波抑制方法，其特征在于，所述步骤(3)中永磁同步风力发电机相电流平均值由式(1)计算获得；(1)上式中，k1、k2由永磁同步风力发电机相电压、阻抗源网络电感量和阻抗源网络电容电压计算获得。4.根据权利要求1所述的电网电压小值不平衡下阻抗源直驱永磁风力发电系统的发电机定子电流谐波抑制方法，其特征在于，所述步骤(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张阳，程谆，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43